Ohmi seadus vooluringi osa kohta. Voolutugevus I on võrdeline pingega U mingis vooluringi osas ja pöördvõrdeline selle vooluringi osa takistusega R. I=U/R Kusjuures mõõtühikuteks on: Voolutugevus – amper (A pinge – volt (V); takistus – oom (Ω). See seadus on igati väga praktiline ja hea kasutada erinevate arvutuste puhul, mis toimivad vooluringi osas, kuid ta ei ole sobilik arvutusteks kogu vooluringi puhul, sest ei arvesta energiallika parameetreid. Kogu vooluringis toimiva elektromotoorjõu, voolutugevuse, tarbija takistuse ja elektromotoorjõu allika sisetakistuse vahelise sõltuvuse kohta käib aga teine Ohmi seadus. Ohmi seadus kogu vooluringi kohta. Voolutugevus I kogu vooluringis on võrdeline selles vooluringis mõjuva elektromotoorjõuga E ja pöördvõrdeline tarbija takistuse R ja elektromotoorjõu allika sisetakistuse Ro summaga. I = E / R + Ro Kus mõõtühikuteks on: voolutugevus – amper (A); elektromotoorjõud – volt (V); takistus ja
Element koosneb uuritavasse lahusesse sukeldatud vesinik- või kinhüdroonelektroodist ja võrdluselektroodina hõbe-hõbekloriidelektroodist. Töö käik 1. Uuritavale lahusele lisasin väikese koguse kinhüdrooni (nii, et lahus oli küllastatud). 2. Asetasin lahusesse platineerimata plaatinaelektroodi. 3. Ühendasin elektroodinõu hõbe-hõbekloriidelektroodiga. 4. Mõõtsin elemendi elektromotoorjõu. Valemid Küllastatud hõbe-hõbekloriidelektroodi potentsiaal katsetemperatuuril: Kinhüdroonielektroodi normaalpotentsiaal katsetemperatuuril: Lahuse pH: Kinhüdroonelektroodil toimub reaktsioon: Sellele vastav potentsiaal: Kuna , siis avaldub kinhüdroonelektroodi potentsiaal järgmiselt: Sellest avaldan pH: Mõõdetud galvaanielemendi elektromotoorjõud avaldub järgmiselt: Sellest avaldan: Asendan selle üleval olevasse pH avaldisse:
Juhtmes indutseeritakse emj 1,2V. Kui pikk on see juhe? 3. Lennuki tiibade siruulatus on 12m. Maa magnetvälja magnetinduktsioon on 0,05T. Kui suure kiirusega (risti magnetväljaga) lennates tekib tiibade otspunktide vahel emj 150 mV? Juhtmes indutseeritav elektromotoorjõud (Kordamine) Igas juhtmes, mis magnetväljas liikudes lõikab jõujooni, tekib elektromotoorjõud (emj.); kui aga juhtmeotsad on omavahel ühendatud, s.t. vooluring on suletud, tekib selles vool. Indutseeritava elektromotoorjõu suund määratakse parema käe reegliga: Kui jõujooned suunduvad peopessa ja pöial näitab juhtme liikumise suunda, siis väljasirutatud sõrmed näitavad indutseeritud elektromotoorjõu suunda. Parema käe seadus(kordamine) Kui jõujooned suunduvad peopessa ja pöial näitab juhtme liikumise suunda, siis väljasirutatud
Materjaliteaduse instituut TTÜ Füüsikalise keemia õppetool Töö 18 Töö pealkiri GALVAANIELEMENDI ELEKTROMOTOORJÕU JA nr (FK) ELEKTROODIPOTENTSIAALIDE MÄÄRAMINE Üliõpilane MIHKEL HEINMAA 094105 Õpperühm YAGB41 Töö teostatud 04/04/2011 Arvestatud Elektromotoorjõu mõõtmise skeem TÖÖ ÜLESANNE Töös valmistatakse galvaanielement ja mõõdetakse selle elektromotoorjõudu. Mõõdetakse ka kummagi elektroodi potentsiaalid võrdluselektroodi - kas kalomel- või hõbehõbekloriidelektroodi suhtes. Mõõdetud suurusi võrreldakse Nernsti valemi põhjal arvutatud teoreetiliste väärtustega. APARATUUR Koostatakse vastavalt päise all näidatud skeemile. See koosneb järgmistest osadest: 1) uuritav galvaanielement,
Kui magnetvoog läbi juhtmekeeru kasvab ja tema muut on positiivne, siis induktsiooni elektromotoorjõud üritab tekitada sellise suunaga induktsioonivoolu, millest tingitud magnetväli kahandaks magnetvoogu juhtmekeerus. Elektromagnetilise induktsiooni seadusele võime anda erikuju kui induktsioonivool tekib juhtme liigutamisel magnetväljas. Sellisel juhul on laenguid liikuma panevaks jõuks Lorentzi jõud. vBl sin Endainduktsiooniks nimetatakse induktsiooni elektromotoorjõu tekkimist juhis sellese juhis esineva elektrivooli tugevuse muutumise tõttu. I e = -L L induktiivsus (1H) t Induktiivsus on füüsikaline suurus, mis iseloomustab juhi elektrimagnetilise induktsiooni seisukohalt ning võrdub endainduktsiooni elektromotoorjõu ja voolutugevuse muutumise kiiruse suhtega. L= / I/t Magnetvoo ühikuks SI-s on üks veeber (1 WB). Üks veeber on magnetvoog, mis läbib pinda
TTÜ Materjaliteaduse instituut füüsikalise keemia õppetool Töö nr: 18fk Töö pealkiri: GALVAANIELEMENDI ELEKTROMOTOORJÕU JA ELEKTROODIPOTENTSIAALIDE MÄÄRAMINE Üliõpilase nimi ja eesnimi: Õpperühm:KATB-41 Töö teostamise Kontrollitud: Arvestatud: kuupäev:12/02/1 4 Joonis 17. Elektromotoorjõu mõõtmise skeem Töö ülesanne. Töös valmistatakse galvaanielement ja mõõdetakse selle elektromotoorjõudu. Mõõdetakse ka kummagi elektroodi potentsiaalid võrdluselektroodi - kas kalomel- või hõbe- hõbekloriidelektroodi suhtes. Mõõdetud suurusi võrreldakse Nernsti valemi põhjal arvutatud teoreetiliste väärtustega. Katse käik. Vastavalt praktikumi juhendaja korraldusele valmistatakse galvaanielement.
ning samuti need sõltuvused kogu suletud vooluringis. Lisaks sellele tegeles G.S Ohm ainete eritakistustega ning suutis kindalaks määrata seosed juhi mõõtmte ja juhi elektritakistuse vahel. Tema järgi on saanud takistuse mõõtühik nime “oom”. See seadus on igati väga praktiline ja hea kasutada erinevate arvutuste puhul, mis toimivad vooluringi osas, kuid ta ei ole sobilik arvutusteks kogu vooluringi puhul, sest ei arvesta energiallika parameetreid. Kogu vooluringis toimiva elektromotoorjõu, voolutugevuse, tarbija takistuse ja elektromotoorjõu allika sisetakistuse vahelise sõltuvuse kohta käib aga teine Ohmi seadus. Ohmi seadus vooluahela osa kohta Vooluahela lõiku läbiva elektrivoolu tugevus on võrdeline selle lõigu otste vahelise pingega ja pöördvõrdeline lõigu takistusega : kus I on ahelaosa läbiva voolu tugevus, mida mõõdetakse amprites (A); U on pinge, mida mõõdetakse voltides (V); R on vooluahela lõigu takistus, mida mõõdetakse oomides (Ω).
4. Mida Faraday katsed tõestasid? Kui liigutada juhet nii, et see lõikab magnetvälja jõujooni, tekib elektrivool. Elektromagnetilise induktsiooni tekitab magnetvälja muutumine, mitte magnetväli ise Mida kiiremini magnetväli muutub, seda tugevam on tekkinud elektrivool. 5. Miks nimetatakse elektromagnetilise induktsiooni elektrivälja pöörisväljaks? Induktsioonivoolu suund on vastupidine tekitatud elektrivoolu suunaga. 6. Millised jõud on elektromagnetilise induktsiooni elektromotoorjõu (emj) põhjustajaks? Kõrvaljõud (vesi, tuul, mehaaniline energia). 7. Mida iseloomustab füüsikaline suurus magnetvoog? Pinda läbivate magnetvälja jõujoonte hulka. 8. Millistest parameetritest ja kuidas sõltub magnetvoo suurus? Millal on pinda läbiv magnetvoog maksimaalne? Millal minimaalne? Magnetinduktsioon Nurk magnetvälja jõujoonte suuna ja pinna vahel Pinna orientatsioonist (vertikaalne maksimaalne, horisontaalne minimaalne) 9
Tallina Tehnikaülikool Füüsikainstituut Üliõpilane: Teostatud: Õpperühm: Kaitstud: Töö nr. 4 TO: Kompensatsioonimeetod Töö eesmärk: Töövahendid: Galvaanielemendi Mõõteskaalaga potentsiomeeter, elektromotoorjõu määramine nullgalvanomeeter, pingeallikas, uuritav galvaanielement, normaalelement, lülitid Skeem: 3. Katseandmete tabelid Potentsiomeetri õlapikkuse mõõtmine Uuritav Normaalelement ' element Jrk nr lAC |lAC-lAC| |lAC-lAC|2 l'AC |l'AC-l'AC| |l'AC-l'AC|2 1. 2
1831. aastal. Tüüpilisemad on kolm võimalust: 1) juhe liigub paigalseisva magnetvälja suhtes 2) magnetväli liigub paigalseisva juhtme suhtes 3) juhe ja magnetväli püsivad paigal, kuid magnetvoo tihedus muutub ajas 4.2 Juhtmes indutseeritav elektromotoorjõud Igas juhtmes, mis magnetväljas liikudes lõikab jõujooni, tekib elektromotoorjõud (emj.); kui aga juhtmeotsad on omavahel ühendatud, s.t. vooluring on suletud, tekib selles vool. Indutseeritava elektromotoorjõu suund määratakse parema käe reegliga: Kui jõujooned suunduvad peopessa ja pöial näitab juhtme liikumise suunda, siis väljasirutatud sõrmed näitavad indutseeritud elektromotoorjõu suunda. 54 Parema käe reegel Indutseeritav elektromotoorjõud on seda suurem, mida suurem on magnetvoo tihedus ja mida kiiremini juhe seda lõikab: E= Bl vsin , E indutseeritav emj. voltides (V) B magnetvootihedus e. induktsioon teslades (T)
1831. aastal. Tüüpilisemad on kolm võimalust: 1) juhe liigub paigalseisva magnetvälja suhtes 2) magnetväli liigub paigalseisva juhtme suhtes 3) juhe ja magnetväli püsivad paigal, kuid magnetvoo tihedus muutub ajas 4.2 Juhtmes indutseeritav elektromotoorjõud Igas juhtmes, mis magnetväljas liikudes lõikab jõujooni, tekib elektromotoorjõud (emj.); kui aga juhtmeotsad on omavahel ühendatud, s.t. vooluring on suletud, tekib selles vool. Indutseeritava elektromotoorjõu suund määratakse parema käe reegliga: Kui jõujooned suunduvad peopessa ja pöial näitab juhtme liikumise suunda, siis väljasirutatud sõrmed näitavad indutseeritud elektromotoorjõu suunda. 54 Parema käe reegel Indutseeritav elektromotoorjõud on seda suurem, mida suurem on magnetvoo tihedus ja mida kiiremini juhe seda lõikab: E= Bl vsin , E indutseeritav emj. voltides (V) B magnetvootihedus e. induktsioon teslades (T)
TTÜ Materjaliteaduse instituut füüsikalise keemia õppetool Töö nr 15 Töö pealkiri Galvaanielemendi elektromotoorjõu ja elektroodipotentsiaalide määramine Üliõpilase nimi ja Õpperühm eesnimi Töö teostamise Kontrollitud: Arvestatud: kuupäev: 06.04.2010 Joonis Elektromotoorjõu mõõtmise skeem TÖÖ ÜLESANNE Töös valmistatakse galvaanielement ja mõõdetakse selle elektromotoorjõudu. Mõõdetakse ka kummagi elektroodi potentsiaalid võrdluselektroodi - kas kalomel- või hõbe- hõbekloriidelektroodi suhtes. Mõõdetud suurusi võrreldakse Nernsti valemi põhjal arvutatud teoreetiliste väärtustega. KATSE KÄIK Vastavalt praktikumi juhendaja korraldusele valmistatakse galvaanielement. Selleks valatakse
TTÜ Materjaliteaduse instituut füüsikalise keemia õppetool Töö nr Töö pealkiri 18f Galvaanielementide elektromotoorjõu ja elektronpotentsiaalide määramine Üliõpilase nimi ja eesnimi Õpperühm Reimann Liina KATB41 Töö teostamise Kontrollitud: Arvestatud: kuupäev: 04.03.2015 Tööülesanne Valmistada galvaanielement ja mõõta selle elektromotoorjõudu. Mõõta ka kummagi elektroodi potentsiaalid võrdluselektroodi, hõbe-hõbekloriidelektroodi, suhtes
TTÜ Materjaliteaduse instituut Füüsikalise keemia õppetool Töö nr. FK18 Töö pealkiri: Galvaanielemendi elektromotoorjõu ja elektroodipotentsiaalide määramine Üliõpilase nimi ja eesnimi : Õpperühm: Töö teostamise Kontrollitud: Arvestatud: kuupäev: Tööülesanne Valmistada galvaanielement ja mõõta selle elektromotoorjõudu. Mõõta ka kummagi elektroodi potentsiaalid võrdluselektroodi, hõbe-hõbekloriidelektroodi, suhtes. Mõõdetud suurusi tuleb võrrelda Nernsti valemi põhjal arvutatud teoreetiliste väärtustega.
Vooluallika kasuliku võimsuse ja Stend voltmeetri, ampermeetri, kahe kasuteguri määramine sõltuvalt elemendi, kolme reostaadi ja lülitiga. voolutugevusest ning välis- ja sisetakistuse suhtest. Skeem Töö teoreetilised alused. Igat vooluringi võib vaadata koosnevana kolmest osast: vooluallikast, ühendusjuhtmetest ja tarbiast (koormusest). Voolu tugevus on vastavalt Ohmi seadusele määratud elektromotoorjõu (emj.) ja vooluringi kogutakistusega. Kuna ühendusjuhtmed valitakse tavaliselt nii, et nende takistus on tühiselt väike, võrreldes teiste vooluringi elementide takistustega, siis võib edaspidi arutluses neid mitte arvestada, lugedes nende takistuse võrdseks nulliga. Seega on voolutugevus vooluringis leitav valemist I= R +r kus R on vooluahela välistakistus, siin tarbia takistus ja r on vooluallika sisetakistus.
TTÜ füüsikalise keemia õppetool Töö nr 18f GALVAANIELEMENDI ELEKTROMOTOORJÕU JA ELEKTROODIPOTENTSIAALIDE MÄÄRAMINE Üliõpilase nimi: Õpperühm: Töö teostamise Kontrollitud: Arvestatud: kuupäev: 05.03.2014 Joon. 17. Elektromotoorjõu mõõtmise skeem Töö eesmärk Töös valmistatakse galvaanielement ja mõõdetakse selle elektromotoorjõudu. Mõõdetakse ka kummagi elektroodi potentsiaalid võrdluselektroodi - kas kalomel- või hõbe- hõbekloriidelektroodi suhtes. Mõõdetud suurusi võrreldakse Nernsti valemi põhjal arvutatud teoreetiliste väärtustega. Aparatuur koostatakse vastavalt joonisel 17 näidatud skeemile. See koosneb järgmistest osadest: 1) uuritav galvaanielement,
Galvaanielemendi elektromotoorjõu ja elektroodipotentsiaalide määramine Töö ülesanne: Galvaanielemendi valmistamine ja selle elektromotoorjõu mõõtmine. Ning mõlema elektroodi potentsiaalide mõõtmi võrdluselektroodi suhtes. Mõõdetud suurusi võrdlemine Nersti valemi pähjal arvutatud teoreetilise väärtustega. Tulemused: Katse temperatuur 230C A Element Emõõdet Zn/ZnCl2//KCl//CuCl2/Cu 1,058 1,071 B Element E'mõõdet
Elektromagnetvälja teooria harjutustöö. Magnetväljas pöörlevas raamis indutseeritakse elektromotoorjõudu, sest raami pöörlemisel muutub perioodiliselt raami läbiv magnetvoog, mida mõõdetakse veeberites (wb). Selline muutus toob raamis kaasa elektromotoorjõu tekke vastavalt Faraday seadusest tulenevale valemile . Indutseeritud elektromotoorjõud on seda suurem mida kiiremini raam pöörleb. Samuti mõjutab maksimaalset elektromotoorjõu suurust raami pindala (S) ja mähiskeerdude arv. Sellisel viisil genereeritud madalsageduslik elektromagnetvõnkumine tekitab elektromagnetlaineid, mis levivad valguskiirusega ja mille lainepikkust saab arvutada valemiga . Sagedust arvutatakse võnkeperioodi kaudu valemiga . Raadiolaineid saab tekitada võnkeringiga, mis koosneb poolist ja kondensaatorist, ning mille võnkeperioodi arvutatakse valemiga .Kus C on mahtuvus ja L on pooli
traatmähiseg pooli. Üks traatmähistest, mida nim primaarmähiseks, ühendatakse vahelduvpinge allikaga. Teine mähis mida nim sekundaarmähiseks ühendatakse tarbijaga (joonis A). Joonisel B on kujutatud transformaatori tingmärk. Transformaatori töö põhineb elektromagnetilise induktsiooni nähtusel. Primaarmähist läbiv vool tekitab raudsüdamikus muutuva magnetvoo, mis indutseerib elektromotoorjõu mõlemas mähises. Magnetvoog tekib praktiliselt ainult trafoterase lehtede südamikus ja on kogu südamiku ulatuses ühesugune. Seega on ka induktsiooni elektromotoorjõu hetkeväärtus e mõlema mähise mistahes keerus ühesugune. Primaarmähises keerdude arvuga N1 indutseeritakse elektromotoorjõud e1=N1 e ja sekundaarmähises keerdude arvuga N2 indutseeritakse elektromotoorjõud e2=N2 e. Järelikult e1/e2=N1/N2
· Pinna ja magnetvälja jõujoonte vahelisest asendist Pinnanormaal kasut. pinna iseloomustamiseks Ühe veeberi definitsioon Üks veeber on magnetvoog mis läbib ühe ruutmeetri suurust magnetvälja suunaga ristuvat pinda kui välja magnetinduktsioon on 1 tesla (T) Faraday induktsiooni seadus - Induktsiooni elektromotoorjõud on võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega 1 veeber on selline magnetvoo muutus, mis ühe sekundi jooksul toimudes tekitab induktsiooni elektromotoorjõu 1 volt (vastavalt Faraday seadusele) Lenzi reegel Sõnastused: 1. Induktsiooni voolu suund on selline, et tema magnetväli takistaks muutust, mis vool põhjustab 2. Induktsioonivool toimib alati vastupidiselt seda vooluesile kutsuvale põhjusele 3. Kui välismõju tingib magnetvoo kasvu kontuuris, siis on induktsioonivoolu magnetväli välise magnetvälja suhtes vastassuunaline, takistab kasvu. Kui aga välismõju põhjustab
Liis Teppo ja Rasmus Hüdsi Me oleme staarid. Lenzi reegel Induktsiooniseaduse rakendusi Faraday seadus. Faraday seadus määrab elektromagnetilisel induktsioonil tekkiva elektromotoorjõu suuruse. Teades vooluringi takistust võime elektromotoorjõu põhjal Ohmi seadusest alati leida ka induktsioonivoolu tugevuse. Lenzi reegel. Lenzi reegel induktsioonivoolu suund on selline, et ta oma magnetvooga püüab kompenseerida induktsioonivoolu esilekutsuva magnetvoo muutumist (püüab säilitada väljakujunenud olukorda) . Näiteks püsimagneti lähendamisel juhtmepoolile on induktsioonivoolu magnetväli vastassuunaline püsimagneti väljale, mis voolu esile kutsus . Induktsioonivool takistab magnetvälja
2 U C ( x) = U A ( x ) +(¿ B( x)¿¿ l ) 2 ¿ √¿ U C ( l ´AC ) = √ 0 , 01262+ 0,00952 = 0,01578 U C ( l '´AC ) = √ 0,0134 2 +0,00952 = 0,01642 Elektromotoorjõud: l AC 4,15 ε = ε' l ' AC = 1,01862· 2,97 =1,4233 V Elektromotoorjõu määramatus: √( 2 2 2 ∂ε ∂ε ∂ε UC (ε) = ∂ε ' ' )( · UC( ε ) + ∂ l AC ) (
Tallinn 2010 Töö eesmärk. Vooluallika kasuliku võimsuse ja kasuteguri määramine sõltuvalt voolutugevusest ning välis- ja sisetakistuse suhtest. Töövahendid. Toiteallikas, voltmeeter, ampermeeter ja reostaatid. Töö teoreetilised alused. Igat vooluringi voib vaadata koosnevana kolmest osast: vooluallikast,ühendusjuhtmetest ja tarbijast (koormusest). Voolutugevus on vastavalt Ohmi seadusele määratud elektromotoorjõu (emj.) ja vooluringi kogutakistusega. Kuna ühendusjuhtmed valitakse tavaliselt nii, et nende takistus on tühiselt väike, võrreldes teiste vooluringi elementide takistusega, siis võib edaspidi neid mitte arvestada, lugedes nende takistuse võrdseks nulliga. Seega on voolutugevus (ühik V) leitav valemist kus R on vooluahela välistakistus (ühik ), siin tarbija takistus ja r - vooluallika sisetakistus (ühik ). voolutugevus 8,9 V
Töö käik: Valmistasin ette galvaanielemendi (Cd/CdSO4//KCl//CuCl2/Cu), selleks lahjendasin vastavaid lahuseid(0,1M) nõutud kontsentratsioonideni (0,05M), ühendasin keeduklaasid soolasildadega, asetasin sisse metallielektroodid ning võtsin voltmeetrist näidud esialgsele galvaanielemendile ning kummagi poole näidud hõbekloriidi suhtes. Seejärel tegin arvutused. Katseandmed ja arvutused: Katse temperatuur 25°C A Elektromotoorjõu mõõtmine Tabel 1 Element Emõõdet E'arv= (+)mõõdet- (-)mõõdet E''= (+)teor- (-)teor V V V Cd/CdSO4//KCl//CuCl2/Cu 0,703 0,72 0,7611 0,05m 0,05m B Elektroodide potentsiaalide mõõtmine Tabel 2
Pöörisvoolud on elektrimasinates ja aparaatides tavaliselt ebasoovitavad, kuna pöörisvoolukadu kuumutab täiendavalt masinat ning halvendab kasutegurit. Lisaks toimivad pöörisvoolud lahtimagneetivalt. Pöörisvoolukao vähendamiseks valmistatakse südamikud õhukestest (0,1...0,5 mm) üksteisest isoleeritud terasplekkidest, mis on magnetvoo sihis, see tähendab pöörisvooludega risti. 3.Mis on eneseinduktsioon? Eneseinduktsiooniks nimetatakse induktsiooni elektromotoorjõu tekkimist vooluringis voolutugevuse muutumise tõttu selles vooluringis endas. Vastavalt Lenzi reeglile takistab eneseinduktsiooni elektromotoorjõud voolutugevuse kasvamist vooluringi sulgemisel ja kahanemist selle katkestamisel. 4.Koosta mõistekaart ,,ENESEINDUKTSIOON". 5.Miks kasutatakse eneseinduktsiooni emj. Saamiseks suure keerdude arvu ja raudsüdamikuga pooli? Sest siis on magneti jõu vastuvõtmine parem, kuna mida rohkem on metalli, seda suurem on jõud. 6
Töö käik: Valmistasin ette galvaanielemendi (Cd/CdSO4//KCl//CuCl2/Cu), selleks lahjendasin vastavaid lahuseid(0,1M) nõutud kontsentratsioonideni (0,05M), ühendasin keeduklaasid soolasildadega, asetasin sisse metallielektroodid ning võtsin voltmeetrist näidud esialgsele galvaanielemendile ning kummagi poole näidud hõbekloriidi suhtes. Seejärel tegin arvutused. Katseandmed ja arvutused: Katse temperatuur 25°C A Elektromotoorjõu mõõtmine Tabel 1 Element Emõõdet E’arv= φ(+)mõõdet- φ(-)mõõdet E’’= φ(+)teor- φ(-)teor V V V Cd/CdSO4//KCl//CuCl2/Cu 0,703 0,72 0,7611 0,05m 0,05m B Elektroodide potentsiaalide mõõtmine Tabel 2
elektrimootoritele ja generaatoritele massiivseid raudsüdamikke, vaid need koostatakse üksteisest isoleeritud metallilehtedest. 20. Induktsiooni elektromotoorjõud liikuvates juhtides Kui juht liigub magnetväljas, siis koos juhiga liiguvad ka tema vabad laengud. Seetõttu mõjutab magnetväli neid laenguid Laurentzi jõuga, mis kutsub esile laengute liikumise juhis. Seega on induktsiooni elektromotoorjõud nüüd magnetilise päritoluga. Arvutame induktsiooni elektromotoorjõu homogeenses magnetväljas paiknevas ristküliku kujulises raamis. Joonis 1 Libisegu raami üks külg pikkusega MN=l, Kiirusega v-> külgedel NC ja MD, jäädes koguaeg küljega CD paralleelseks. Moodustugu magnetinduktsiooni vektor B-> juhiga täisnurga ja juhi liikumise kiirusega v-> nurga alpha. Magnetväli mõjutab liikuvat laetud osakest Laurentzi jõuga. Fl=Bq0vsinalpha See jõud mõjub piki juhti MN. Laurentzi jõu töö teepikkusel l võrdub W=FL*L=Bq0vlsinalpha võrdub laengu
TTÜ Materjaliteaduse Instituut Füüsikalise keemia õppetool Töö nr. 18-19 Galvaanielemendi elektromotoorjõu ja lahustuvuskorrutise määramine Üliõpilane Kood Töö teostatud .................................... märge arvestuse kohta, õppejõu allkiri Saime teha ainult töö esimese osa! Skeem Uuritav galvaanielement koostatakse vastavalt joonisel näidatud skeemile.
' Joonis 5. Topgraafiline diagramm 4. Võimsuste bilanss Võimsuste bilanssi tegemisel on eesmärk üheselt määratud: saada klappima omavahel genereeritav ja takistitel tarbitav (näiv)võimsus. Selleks kasutan tarbija poolt Joule Lenzi seadust S = |i|²Z ning elektromotoorjõu poolt genereeritava võimsuse saame seosest S = EĪ. ∑ ∑ Starbija = Stootja | ii |2 Zi = ∑ ∑ EiĪi Esmalt arvutan tarbitava võimsuse korrutades komplekstakistuse voolu mooduli ruuduga: | i |2 Zi = i12(Z1) + i22(Z 2) + i32(Z 3)= ∑ tarbija ∑ i S = = (6,282)² ･(3,76+j5,338)+ (11,120)² ･(5- j3,307) + (16,557)² ･(2 + j3,142) = = 1314.923 + j663.061W = 1472.64 ∠26.75˚ W
periood T ‒ ajavahemik, mille jooksul vool läbib ühekordselt kõik väärtused sagedus f ‒ perioodide arv sekundis, mõõtühik herts tippväärtus Im ‒ kummagi poolperioodi amplituudväärtus efektiivväärtus I ‒ vool, mis on efektiivsuselt, nt soojustoimelt samaväärne niisama tugeva alalisvooluga 2. Mis on voolutugevuse hetkväärtus? Vahelduvvoolu hetkväärtus on voolu väärtus suvalisel ajahetkel. Hetkväärtust tähistatakse vastava väikese tähega i. e – elektromotoorjõu hetkväärtus, mõõdetakse voltides (V); u – pinge hetkväärtus, mõõdetakse voltides (V); i – voolutugevuse hetkväärtus, mõõdetakse amprites (A). 3. Mis on voolutugevuse amplituudväärtus? Amplituudväärtus ehk maksimumväärtus on suuruse maksimaalne arvuline väärtus ühe perioodi jooksul. Amplituudväärtust tähistatakse vastava suure tähega ja indeksiga m. Em – elektromotoorjõu maksimumväärtus, mõõdetakse voltides (V);
sõltuvalt voolutugevusest ning sise- ja (või kolme) reostaadi ja lülitiga. välistakistuse suhtes. Skeem 1. Teoreetilised alused Mistahes vooluringi võib vaadelda koosnevana sise- ja välisosast: siseosa koosneb vooluallikast ja tema takistusest, välisosa ühendusjuhtmetest ja tarbijast (koormustakistusest). Voolutugevus on vastavalt Ohmi seadusele määratud vooluallika elektromotoorjõu (emj, ε ) ja vooluringi kogutakistusega. Kuna ühendusjuhtmed valitakse tavaliselt nii, et nende takistus on tühiselt väike võrreldes teiste vooluringi elementide takistusega, siis võib edaspidistes arvutustes nende takistust mitte arvestada. Seega on voolutugevus vooluringis leitav valemist: kus R on vooluahela välistakistus (siin tarbija takistus) ja r – vooluallika takistus e sisetakistus. Vooluallika takistus r ja tema emj ε on antud vooluallikat iseloomustavad
Elektromagnetiline induktsioon (EMI) EMI nähtus seisneb elektromotoorjõu tekkimises (indutseerimises) suvalises suletud kontuuris ja seetõttu induktsioonivoolu tekkimises juhtivas suletud kontuuris, kui muutub magnetvoog läbi kontuuriga ümbritsetud pinna; Faraday´ EMI seadus indutseeritud elektromotoorjõud (emj) on võrdne miinusmärgilise magnetvoo muutumise kiirusega Ei = - ; t
· Magnetväljas liikuv juhe lõikab magnetvälja jõujooni juhtmes tekib induktsiooni elektromotoorjõud kui see juhe on osa vooluringist, siis hakkavad vabad laengukandjad juhtmes liikuma tekib induktsioonivool. · Induktsiooni elektromotoorjõuks nimetatakse tööd, mis liigutab juhet magnetväljas. Katkestatud vooluringi korral võrdub induktsiooni elektromotoorjõud juhtmelõigu otstel tekkiva pingega. · Indutseeriva elektromotoorjõu suund määratakse parema käe reegliga: Jõujooned (B) suunduvad peopessa ja pöial näitab juhtme liikumise suunda ( ), siis väljasirutatud sõrmed näitavad indutseeritud elektromotoorjõu suunda (E). · Indutseeritav elektromotoorjõud on seda suurem, mida suurem on magnetvoo tihedus ja mida kiiremini juhe seda lõikab:
Tallinn 2014 VOOLUALLIKA KASUTEGUR. 1. Töö eesmärk. Vooluallika kasuliku võimsuse ja kasuteguri määramine sõltuvalt voolutugevusest ning välis- ja sisetakistuse suhtest. 2. Töövahendid. Toiteallikas, voltmeeter, ampermeeter ja reostaatid. 3. Töö teoreetilised alused. Igat vooluringi voib vaadata koosnevana kolmest osast: vooluallikast,ühendusjuhtmetest ja tarbijast (koormusest). Voolutugevus on vastavalt Ohmi seadusele määratud elektromotoorjõu (emj.) ja vooluringi kogutakistusega. Kuna ühendusjuhtmed valitakse tavaliselt nii, et nende takistus on tühiselt väike, võrreldes teiste vooluringi elementide takistusega, siis võib edaspidi neid mitte arvestada, lugedes nende takistuse võrdseks nulliga. Seega on voolutugevus (ühik V) leitav valemist kus R on vooluahela välistakistus (ühik Ω), siin tarbija takistus ja r - vooluallika sisetakistus (ühik Ω). ε – voolutugevus 9,42 V
Töö käik: Valmistasin ette galvaanielemendi (Cd/CdSO4//KCl//CuCl2/Cu), selleks lahjendasin vastavaid lahuseid(0,1M) nõutud kontsentratsioonideni (0,05M), ühendasin keeduklaasid soolasildadega, asetasin sisse metallielektroodid ning võtsin voltmeetrist näidud esialgsele galvaanielemendile ning kummagi poole näidud hõbekloriidi suhtes. Seejärel tegin arvutused. Katseandmed ja arvutused: Katse temperatuur 25°C A Elektromotoorjõu mõõtmine Tabel 1 Element Emõõdet E'arv= (+)mõõdet- (-)mõõdet E''= (+)teor- (-)teor V V V Cd/CdSO4//KCl//CuCl2/Cu 0,695 0,708 0,753 0,1m 0,05m B Elektroodide potentsiaalide mõõtmine Tabel 2 Jrk Element E'mõõdet mõõdet=Ag/AgCl/KCl±E'mõõdet mõõdet-teor nr
III I₁R₁ + I₃R₃ - I₂R₂ = E₃ - E₂ +E₁ 2. Kontuurvoolumeetod Selleks, et lahendada ülesannet kontuurvoolu meetodil tuleb skeemi esmalt lihtsustada. Selleks eemaldan liiasused, antud juhul voltmeetrid ning ühendan omavahel maandused. Seejärel määran voolu arvatavad suunad ning koostan tekkinud harude kohta kontuurid, milles voolab sama vool. Kolme haru kohta saan koostada 3 võrrantit, mille lahendamisel saan teada voolutugevused (ja tegelikud voolusuunad) ning otsitava elektromotoorjõu E₁. Joonis 3. Lihtsustatud skeem voolukontuuridega. I₁₁･(R₂ + R₄ + R₅) - I₂₂･R₄ - I₃₃･R₂ = E₂ + E₄ + E₅ - I₁₁･R₄ + I₂₂･(R₃ + R₄ + R₆) - I₃₃･R₃ + J₇ • R₆ = E₆ - E₄ - E₃ - I₁₁･R₂ - I₂₂･R₃ + I₃₃･(R₁ + R₂ + R₃) = E₃ - E₂ +E₁ I₁₁･(5 + 6 + 6) - I₂₂･6 - I₃₃･5 = 50 + 40 + 50
muutuvas magnetväljas, b) elektrivool tekib muutumatus magnetväljas liikuvas juhtmekeerus, c) ainete ferromagnetilised omadused kaovad Curie temperatuurist kõrgemal temperatuuril, d) suletud juhtivas kontuuris tekib elektrivool, kui sellega piiratud pinda läbivate magnetilise induktsiooni joonte arv ajas muutub. 2. Liikuvates juhtides tekkiva induktsiooni elektromotoorjõu arvutamise valemis εi=Blv sin α on nurk α (1p.) a) juhi AB ja magnetilise induktsiooni vektori vaheline nurk, b) juhi pinnanormaali ja magnetilise induktsiooni vektori vaheline nurk. 3. Jäävat elektromotoorjõudu sisaldavas vooluringis kulgeva konstantse (1p.) voolutugevuse korral eraldub kogu vooluringile antav energia a) ainult soojusena, b) ainult voolu magnetvälja energiana, c) nii voolu magnetvälja energiana kui
Vooluallika kasuliku võimsuse ja Stend voltmeetri, ampermeetri, kahe kasuteguri määramine sõltuvalt kuivelemendi, kahe (või kolme) voolutugevusest ning sise- ja reostaadi ja lülitiga. välistakistuse suhtest. Skeem Joonis 1. Voltmeetri stendi skeem TEOORIA Vooluringi võib vaadata koosnevana kolmest osast: vooluallikast, ühendusjuhtmetest ja tarbiast. Voolu tugevus on määratud elektromotoorjõu (emj.) ja vooluringi kogutakistusega. Kuna ühendusjuhtmed valitakse tavaliselt nii, et nende takistus on tühiselt väike, siis võib edaspidi arutluses neid mitte arvestada, lugedes nende takistuse võrdseks nulliga. Seega on voolutugevus vooluringis leitav valemist kus R on vooluahela välistakistus, siin tarbia takistus ja r on vooluallika sisetakistus. ja r ei sõltu vooluallika koormamisest (voolutugevusest), küll aga võivad muutuda sõltuvalt
hõbekloriidelektrood), soolasillad (KCl või KNO3), voltmeeter. Emj. mõõtmiseks kasutatakse suure sisetakistusega (10 8 — 109Ω ) numbrilise näiduga voltmeetrit, kuna seda läbib üliväike vool. Väike voolutugevus tagab täpsema tulemuse potentsiaalide mõõtmisel. Katse käik. Uuritav galvaanielement koostatakse vastavalt joonisel näidatud skeemile. Elektroodide valik ja elektrolüüdilahuste kontsentratsioonid kooskõlastada praktikumi juhendajaga. Joonis. Elektromotoorjõu mõõtmise skeem Galvaanielemendi koostamiseks valatakse elektroodinõudesse ~30 ml nõutava kontsentratsiooniga lahust, kuhu paigutatakse eelnevalt liivapaberiga hoolikalt puhastatud elektroodid. Elektroodinõude vahele asetatakse difusioonipotentsiaali vähendamiseks kas KCl või KNO3 vahelahus ja ühendatakse lahused elektrolüütiliste sildadega (soolasildadega). Ag/Ag + elektroodi puhul tuleb kindlasti kasutada KNO3 vahelahust ja vastavat soolasilda (Miks?),
Elektromagnetiline induktsioon nähtus, mis seisneb selles, et muutuv magnetväli tekitab elektrivälja. Elektrivoolu tekkimine suletud juhtivas kontuuris seda kontuuri läbiva magnetvälja muutumisel. NB! Mitte segi ajada magnetilise induktsiooniga, mis on magnetvälja tugevust kirjeldav suurus. Elektromagnetiliseks induktsiooniks nimetame nähtust, kus magnetvoo muutumine kutsub kinnises kontuuris esile elektromotoorjõu, mis on võrdeline magnetvoo kahanemise kiirusega: , st magnetvälja enda muutus. Miinusmärk tähendab seda, et induktsiooni elektromotoorjõu poolt esile kutsutav vool takistab magnetvoo muutumist - tema magnetväli on suunatud esialgsega samas suunas, kui magnetvoog väheneb ja vastassuunas, kui magnetvoog suureneb. 1. Elektromagnetiliseks induktsiooniks nimetatakse elektrivoolu tekkimist suletud juhis, kui juht lõikab magnetvälja jõujooni.
3. Miks muutumatu magnetväli ei tekita voolu liikumatus juhis? Kui magnetväli ei muutu, siis ei saa olla ka elektrivälja, mis paneks juhtme liikuma ja kui juhe ei liigu ei ole ka liikuvat laengut, millele mõjuks Lorentzi jõud. 4. Mis on 1 veeber? 1 Wb on magnetvoog, mis läbib 1 m2 suurust magnetvälja suunaga ristuvat pinda, kui välja magnetinduktsioon on 1 T (tesla). Seega 1 Wb = 1 T * 1 m2. 5. Eneseinduktsiooni olemus Eneseinduktsiooniks nimetatakse induktsiooni elektromotoorjõu tekkimist vooluringis voolutugevuse muutumise tõttu selles vooluringis endas. Vastavalt Lenzi reeglile takistab eneseinduktsiooni elektromotoorjõud voolutugevuse kasvamist vooluringi sulgemisel ja kahanemist selle katkestamisel. 6. Henri definitsioon. Üks henri (1H) on sellise juhi induktiivsus, milles voolutugevuse muutumine kiirusega üks amper ühes sekundis kutsub esile endainduktsiooni elektromotoorjõu üks volt. Defineeritakse valemist: 7
Φ = B*S*cosα 1 veeber – magnetvoog, mis läbib ühe ruutmeetri suurust pinda, mis on magnetvälja suunaga risti, kui magnetvälja induktsioon on 1 tesla Faraday induktsiooniseadus – induktsiooni elektromotoorjõud on võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega −k ∙ ∆ φ E i= ∆t 1 veebri II definitsioon – 1 veeber on selline magnetvoo muutus, mis ühe sekundi jooksul toimudes tekitab induktsiooni elektromotoorjõu 1 volt LENZI REEGEL Lenzi reegel käib magnetvoo muutumisel tekkiva induktsioonivoolu kohta A) Induktsioonivoolu suund on selline, et tema magnetväli takistaks muutust, mis voolu põhjustab B) Induktsioonivool toimib alati vastupidiselt seda voolu esilekutsuvale põhjusele C) Kui välismõju muutus tingib magnetvoo kasvu kontuuris, siis on induktsioonivoolu magnetväli välise magnetvälja suhtes vastassuunaline (takistab kasvu)
Tallinna Tehnikaülikool Füüsikainstituut Üliõpilane: Natalia Novak Teostatud: Õpperühm: YAMB31 Kaitstud: Töö nr. 4 OT KOMPENSATSIOONIMEETOD Töö eesmärk: Töövahendid: Galvaanielemendi elektromotoorjõu Mõõteskaalaga potentsiomeeter, nullgalvanomeeter, määramine. pingeallikas (alaldi), uuritav galvaanielement, normaalelement, lülitid. Skeem 1. Töö teoreetilised alused Kompensatsioonimeetodit kasutatakse potentsiaalide vahe ja elektromotoorjõu (emj, ε) määramiseks. Pinge UAB vooluahela lõigul AB on võrdne selle lõigu otste potentsiaalide vahe
0 Elektrotehnika AME3140 2008 Õppejõud: Evald Külm Teie ees on universaal-lahendaja elektrotehnika kodusele tööle nr. 1. Antud lahenduskäigud peaksid korrektse andmete sisestamise korral töötama mis tahes parameetritega. Ülesannetes tahetavad vastused on ligikaudsed, katsetage komakohtadega. NB! Kontrollige oma sisestatud andmeid mitu korda! ÜLESANNE 1 Sisesta ülesandes antud andmed rohelistesse lahtritesse. Elektromotoorjõu märgid pane vastavalt ülesandes antud voolusuunale harus (punase otsaga nool): Kui ühtib voolusuunaga (+ on samas suunas kui noole ots), siis positiivne, kui on vastupidi, siis negatiivne. Pinge U/12 ja U/24 on voltmeetri pinge vastavalt sellele, kas ta on asetatud punktide 1 ja 2 või 2 ja 4 alla. Potentsiaalid on vastavalt h1, h2 ja h4. ÜLESANNE 2 Sisesta ülesandes antud andmed rohelistesse lahtritesse. OLULINE! Elektromotoorjõu märgid sisesta järgmiselt:
VOLTMEETRID, AMPERMEETRID, MULTIMEETRID (TESTRID) JA TERMOMEETRID Voltmeetrid Mõõteriist elektrivoolu pinge mõõtmiseks Ühendatakse vooluahelasse rööbiti Mõõtepiirkonna laiendamiseks kasutatakse eeltakisteid Volt on rahvusvahelise mõõtühikute süsteemi elektromotoorjõu, potentsiaali ja pinge ühik Tähiseks on V Ampermeetrid Seade voolutugevuse mõõtmiseks Ühendatakse vooluahelasse jadamisi Multimeetrid(testrid) Multifunktsionaalne mõõteriist Standardne multimeeter on elektrivoolu tugevuse ja pinge mõõtmiseks Veel saab nendega mõõta ka elektritakistust, mahtuvust, induktiivsust Odavamad multimeetrid võivad maksta vähem kui 10 aga kallimad isegi 3500 Termomeetrid
veidi tugevdavad talle mõjuvat magnetvälja 3)ferromagneetikud - (magn. läbitavus on 1- st palju palju suurem) ained, mis tugevdavad talle mõjuvat magnetvälja tuhandeid kordi Magnetvoog: võrdeline kontuuri läbivate jõujoonte arvuga. Kui kontuuri läbiv magnetvoog muutub, induktseeritakse kontuuris elektromotoorjõud. Valem: Elektromagnetilise induktsiooni nähtus: seisneb selles, et muutuv magnetvoog tekitab pööriselektrivälja, see omakorda elektromotoorjõu, suletud kontuuri korral tekib induktsioonivool. Seadus: induktsiooni elektromotoorjõu absoluut väärtus on võrdne magnetvoo muutumuse kiirusega. Valem: Lenzi reegel: induktsioonivoolu suuna määramiseks. Induktsiooni voolu suund on selline, et ta oma magnetväljaga püüab kompenseerida teda esile kutsuva magnetvälja muutumist. Elektromotoorjõu absoluutväärtuse hetkväärtus on võrdne magnetvoo tuletisega aja järgi. Eneseinduktsiooni nähtus on elektromagnetilise induktsiooni erijuht
Magnetvoog on füüsikaline suurus, millega iseloomustatakse magnetvälja mingi kinnise joonega piiratud pinna ülaluses. Φ=Bscosb Induktsiooni voolul on selline suund, et temaga kaasneb magnetväli takistab inguktsioon i voolu põhjustava magnetväla muutumist. Indiktsiooni elektromotoorjõud on võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega. Ei= ∆Φ/∆t Endoinduktsioon: Muutuva voolutugevusega vooluringi ümber olev muutub magnetväli indutseerib induktsiooni elektromotoorjõu selles samas vooluringis, milles kulgeb muutuva magnetvälja põhjustaja (muutuva voolutugevusega vool. Induktsiivsuseks nimetatakse füüsikalist suurust, mis arvuliselt võrdub endoinduktsiooni elektromotoorjõuga, kui voolu tugevus muutub selles juhis 1s jooksul 1A võrra. Ta sõltub juhi mõõtmetest ja kujust ning ümbritseva keskkonna magnetilistest omadustest. Valemid: Ei=Blvsina ; Eei=L ∆J∆/t ; Wmagn=LJ2/2
Galvaanielement seadeldis, kus keemilise reaktsiooni energia muudetakse elektrienergiaks. Koosneb kahest vastavasse elektrolüüdilahusesse paigutatud elektroodist. Omavahel ühendatud metalljuhtmega. Lahused ühendatud elektrolüüdisillaga. Galvaanielemendis on pingereas eespool asuv metall anoodiks ja tagapool asub katoodiks. Gibbsi energia muut määrab reaktsiooni toimumise suuna/spontaansuse. Kui pole tegu standardtingimustega, tuleb arvestada elektroodipotentsiaalide ja vastavalt elektromotoorjõu sõltuvust temperatuurist ja kontsentratsioonidest. Keemilised vooluallikad praktilises kasutuses olevad galvaanielemendid, mida kasutatakse elektrivoolu saamiseks. Head vooluallikat iseloomustavad : Suur erimahtuvus ( toodetava energiahulga ja massi/ruumala suhe ) Elektromotoorjõu (klemmipinge) konstantsus vooluallika tühjenemisel Madal sisetakistus (võimaldab saada tugevat voolu) ja hea säilivus.
Väli ei ole vahetult seotud laengutega Jõujooned on kinnised kõverad Jõujoonte suund ühtib induktsioonivoolu suunaga A=E 3. Magnetvoog näitab, millisel määral läbivad magnetvälja jõujooned mingit pinda. = B S cos [Wb] magnetvoog B on magnetinduktsioon S pinna pindala nurk pinna normaali ja magnetvälja vahel 4. Faraday induktsiooniseadus induktsiooni elektromotoorjõu leidmiseks tuleb magnetvoo muutus jagada selle ajavahemiku pikkusega t, mille jooksul muutus toimus. 5. 1 veeber magnetvoog, mis läbib 1m2 suurust magnetvälja suunaga ristuvat pinda, kui magnetinduktsioon on 1T. 6. Induktsioonvoolu suund on selline, et tema magnetväli takistaks muutust, mis voolu põhjustab. 7. Endainduktsioon elektromagnetilist induktsiooni juhtmes põhjustab voolu muutumine juhtmes endas. 8
Kuna kontuurvoolude meetodil saadud voolud võrduvad Kirchoffi võrranditest saadud vooludega, võib aravata, et leitud voolud on õiged. Tulemused näitavad, et voolud I3 ja I4 on esialgselt valitud suunale vastupidised. 3.Potensiaalid 4. Võimsuste bilanss PRi=PEi+ Pj PRi =I12*R1+ I22*R2+ I32*R3+ I42*R4+ I52*R5+ I72*R7 = 358,297 W PEi = E1*I1+ E2*I2+ E3*I3+ E4*I4+ E5*I5+ I* R7= 358,297 W 5. Voltmeetri näidud 6. Teise haru vool ekvivalentse generaatori meetodil. Leian elektromotoorjõu, mille lisamisel teise harusse selle vool muudab suunda ja suureneb arvuliselt kaks korda. 7. Teise haru sisendjuhtivus ning teise ja kolmanda haru vastastikune juhtivus
annaabi.ee 
